Українське ноу-хау — суперконденсатор

На конкурсі, який відбувся торік у Силиконовій долині в Каліфорнії, група українських учених із Національного технічного університету України (КПІ) посіла перше місце зі своїм проектом ефективного накопичувача електроенергії. На конкурсі, зокрема, йшлося про те, що цей винахід робить реальним створення досить дешевого електромобіля з надзвичайними характеристиками — він швидко розганятиметься і при цьому не «задихатиметься» на підйомах.

Залишається тільки побажати успіху талановитим українським ученим і порадіти удачі, яка випала на їх долю на берегах Тихого океану. Кореспондент «Дзеркала тижня» зустрівся на кафедрі фізичної хімії КПІ з автором цієї роботи — професором Юрієм МАЛЕТІНИМ. Ось що розповів Юрій Андрійович про те, які можливості для сучасної техніки відкриває розроблений на кафедрі суперконденсатор:

— За окремими характеристиками у конденсаторів немає конкурентів — в імпульсі вони можуть дати величезну потужність, розрядившись за лічені секунди. Тому їх дуже ефективно поєднувати з акумуляторами, які здатні забезпечувати електроживлення досить довго, якщо, однак, не перевантажувати їх. При цьому слід мати на увазі, що конденсатори не можуть і не повинні замінити акумулятори. У кожного з них — своє поле роботи. Суперконденсатор — це елемент, який вдало доповнює акумулятор і дає можливість створити універсальне джерело живлення. Він дозволяє легко завести автомобільний двигун (на будь-якому морозі!), із його допомогою можна зварювати й виконувати чимало інших операцій.

Самі по собі акумулятори в усьому хороші, та щойно ви спробуєте «зняти» з акумулятора більшу потужність, ви його погубите. Він може навіть зайнятися, як це нещодавно неодноразово траплялося в леп-топах деяких фірм. Однак завдяки суперконденсаторам вдається в півтора-два рази подовжити термін служби акумуляторних батарей і забезпечити їхню безпечну роботу. У багатьох ситуаціях вони незамінні — у них необмежена кількість циклів «заряд—розряд», вони здатні видати в імпульсі велику потужність із високим коефіцієнтом корисної дії. При цьому вони не нагріваються. Звичайно, якщо вам потрібно одержувати невеличкий струм упродовж багатьох годин, для цього краще брати акумулятор. Якщо ж потрібен великий імпульс струму впродовж кількох секунд — тоді поза конкуренцією суперконденсатор.

— Чим ваші суперконденсатори кращі за інші?

— Ми навчилися використовувати нові матеріали і, крім того, внесли зміни в конструкцію. У наших конденсаторах удалося досягти найнижчого внутрішнього опору і, відповідно, найвищої потужності при високому коефіцієнті корисної дії.

Галузей використання такого суперконденсатора може бути дуже багато. Японці перші використали його для захисту пам’яті персональних комп’ютерів і для згладжування пікових навантажень. Наприклад, при запуску жорсткого диска в леп-топі відбувається сплеск за потужністю, але суперконденсатор його згладжує, на відміну від батареї, для якої такий сплеск згубний.

Сьогодні ця перевага суперконденсаторів знайшла найширше застосування в побутовій електроніці: у цифрових камерах, стільникових телефонах, леп-топах. Тут їх ставлять паралельно з літій-іонним акумулятором або з іншою батареєю. Аналогічно суперконденсатор сьогодні працює і на гібридних автомобілях.

В останні десятиріччя гучні аварії на електростанціях, коли виходили з ладу величезні мережі, мали місце в багатьох розвинених країнах. Для їх запобігання вчені згодом також збираються використовувати суперконденсатори.

Не менші перспективи в суперконденсаторів і в електроенергетиці, де дедалі ширше впроваджуються вітрові електростанції та сонячні батареї. Річ у тім, що споживачу потрібна електроенергія не тільки тоді, коли світить сонце чи дме вітер, а й в інший час доби. Тому потрібні буферні пристрої. І для цієї мети у вітровій і сонячній енергетиці можуть ефективно використовуватися суперконденсатори. Вони візьмуть на себе пікові навантаження.

— Чи захищені ваші розробки патентами?

— На жаль, усі старі патенти (і російські, і українські), які ми брали ще в Академії наук, втратили свою силу. У тій організації, з якою співпрацювали років десять тому, ми є тільки авторами винаходів — ці патенти чинні, але вони належать американській компанії. Тому нині, якщо хочемо самостійно вийти на ринок, ми знову маємо напрацьовувати інтелектуальну власність, тому що стара вже... не діє.

— Сергій Лобойко розповідав мені, що ви одержали першу премію на конкурсі в Силиконовій долині.

— Я не їздив на конкурс у 2006 році — був у Силиконовій долині тільки в 2005-му, коли конкурс ще не проводився. А торік наш проект посів перше місце.

— Що означає для вас перше місце?

— Нічого. Хоча б премію видали чи якийсь грант на роботу. Наразі одні обіцянки й не більше...

— Чи реальними є перспективи використання суперконденсаторів при створенні більш економічних і екологічно чистих автомобілів?

— Гібридні автомобілі та електромобілі вже роз’їжджають Америкою і є останнім криком моди в багатих районах країни, наприклад, у Каліфорнії. Деякі з них поки ще надто дорогі для пересічного американця. Та події розвиваються в такому напрямі, що незабаром у цивілізованих країнах на допотопному, екологічно нечистому автомобілі тобі просто не дозволять виїхати на вулиці міста, яке шанує себе. Багато відомих компаній уже взялися за випуск гібридних автомобілів. Для міста це нововведення безцінне. Бензиновий двигун у таких автомобілях сильно зменшений (і, відповідно, зменшені витрата бензину і забруднення навколишнього середовища!), а потужність при прискоренні забезпечується за допомогою електродвигуна. Для живлення електродвигуна використовують блоки акумуляторів і суперкондесаторів. Крім того, суперкондесатор дає змогу рекуперирувати енергію (тобто закачати її в конденсатор і потім використовувати), що виділяється при гальмуванні чи спуску з гори.

Така історія суперконденсаторів сьогодні, а якою вона буде через кілька років — ми з вами побачимо.